JP3406412B2 - Image capture device - Google Patents

Image capture device

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JP3406412B2
JP3406412B2 JP03861395A JP3861395A JP3406412B2 JP 3406412 B2 JP3406412 B2 JP 3406412B2 JP 03861395 A JP03861395 A JP 03861395A JP 3861395 A JP3861395 A JP 3861395A JP 3406412 B2 JP3406412 B2 JP 3406412B2
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JP
Japan
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optical
image
lens means
optical axis
dst0
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JP03861395A
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雅彦 阪本
田中  均
博志 満田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電子デバイス(半導
体ウエハ、印刷配線板等の基板やCRT、LCD等の表
示デバイス)の組み立て、加工、検査等を行う際に、そ
の対象物パターンの画像を取込む画像取込み装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image of an object pattern when assembling, processing or inspecting an electronic device (a substrate such as a semiconductor wafer or a printed wiring board or a display device such as a CRT or LCD). The present invention relates to an image capturing device for capturing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子デバイスの組み立て、加工、
検査等を行う際に大画面の対象物パターンの画像を取込
むためには、その対象物を可動ステージに載置し、可動
ステージを移動させることによって画像取込みのための
視野を切り換える画像取込み装置が用いられていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, assembling and processing electronic devices,
In order to capture an image of a target pattern on a large screen when performing an inspection or the like, the target is placed on a movable stage, and the movable stage is moved to switch the field of view for capturing an image. Was used.

【0003】また、従来の他の画像取込み装置として、
例えば特開昭61−39539号公報に開示されている
ようなものもあった。すなわち、揺動ミラーによって対
象物パターンの画像を取込むための視野を切り換え、対
象物パターンの検査を行う画像取込み装置である。
As another conventional image capturing device,
For example, some of them have been disclosed in JP-A-61-39539. That is, it is an image capturing device that inspects the object pattern by switching the field of view for capturing the image of the object pattern by the swing mirror.

【0004】図9は従来の画像取込み装置の構成を示す
ブロック図である。図において、1は定められた正しい
パターンを備えた標準対象物、2は標準対象物1に対し
て正確な位置に位置決めされた被検査対象物、3は標準
対象物1と被検査対象物2に対向して配置された揺動ミ
ラーである。この揺動ミラー3は、往復揺動して傾斜角
を変え、標準対象物1からの入射光の光軸1aと被検査
対象物2からの入射光の光軸2aとを交互に切り換え
て、予め定められた光軸4に沿って反射できるように形
成されている。5は光軸4上に置かれ揺動ミラー3の反
射光を集め定められた位置に像を結ばせるレンズ手段、
6はレンズ手段5の結像点に置かれ光の有無を電気信号
に変換して出力できるイメージセンサ等を備えたTVカ
メラ等の光学的感応手段である。7は揺動ミラー3の切
り換えに同期して光学的感応手段6からの出力信号を通
すゲート回路と、そのゲート回路の出力信号から変化分
を取り出すための微分回路及びフィルターと、その微分
回路からの出力を増幅する差動増幅器とを有する処理ユ
ニット、8は処理ユニット7の出力としての対象物パタ
ーン画像等を表示する表示手段である。
FIG. 9 is a block diagram showing the structure of a conventional image capturing device. In the figure, 1 is a standard object having a defined correct pattern, 2 is an inspected object positioned at an accurate position with respect to the standard object 1, and 3 is a standard object 1 and an inspected object 2. The oscillating mirror is arranged so as to oppose to. The swing mirror 3 swings back and forth to change the tilt angle, and alternately switches the optical axis 1a of the incident light from the standard object 1 and the optical axis 2a of the incident light from the inspection object 2, It is formed so as to be able to reflect along a predetermined optical axis 4. A lens means 5 is arranged on the optical axis 4 and collects the reflected light of the swing mirror 3 to form an image at a predetermined position.
Reference numeral 6 denotes an optical sensitive means such as a TV camera provided with an image sensor which is placed at the image forming point of the lens means 5 and can convert the presence or absence of light into an electric signal and output the electric signal. Reference numeral 7 denotes a gate circuit for passing an output signal from the optical sensitive means 6 in synchronism with the switching of the oscillating mirror 3, a differentiation circuit and a filter for extracting a variation from the output signal of the gate circuit, and a differentiation circuit thereof. And 8 is a display unit for displaying an object pattern image or the like as the output of the processing unit 7.

【0005】次に動作について説明する。所定の切り換
え周波数で揺動ミラー3を揺動させ、標準対象物1と被
検査対象物2の像を交互に切り換えて光学的感応手段6
に導く。被検査対象物2のパターンの欠陥がなければ、
光学的感応手段6からの出力信号は直流成分だけとなる
が、パターンに欠陥があると、その変化が切り換え周波
数に対応した交流成分の信号となって処理ユニット7の
微分回路によって取り出される。
Next, the operation will be described. The oscillating mirror 3 is oscillated at a predetermined switching frequency, and the images of the standard object 1 and the object 2 to be inspected are alternately switched, and the optical sensitive means 6 is provided.
Lead to. If there is no defect in the pattern of the inspection object 2,
The output signal from the optical sensitive means 6 is only the DC component, but if there is a defect in the pattern, the change becomes an AC component signal corresponding to the switching frequency and is taken out by the differentiating circuit of the processing unit 7.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の画像取込み装置
は以上のように構成されているので、可動ステージを備
えた画像取込み装置にあっては、ステージ移動に時間を
要するという問題点があった。また特開昭61−395
39号公報に開示されているような画像取込み装置にあ
っては、レンズ手段5の焦点が合う光軸が光軸1aと光
軸2aのみであり、決められた2カ所の画像しか取込め
ず、大画面の対象物パターン全面の画像を処理するには
時間を要するなどの問題点があった。
Since the conventional image capturing device is constructed as described above, the image capturing device having the movable stage has a problem that it takes time to move the stage. . In addition, JP-A-61-395
In the image capturing device as disclosed in Japanese Patent Publication No. 39, the optical axes on which the lens means 5 is focused are only the optical axis 1a and the optical axis 2a, and only the image of two predetermined places can be captured. However, there is a problem in that it takes time to process an image of the entire surface of an object pattern on a large screen.

【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、可動ステージが不要で装置全体
を小型化でき、高さが一定でない大面積の対象物であっ
ても、その対象物パターン全面の画像を高速で高精度に
取込むことができる画像取込み装置を得ることを目的と
する。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to reduce the size of the entire apparatus by eliminating the need for a movable stage. An object is to obtain an image capturing device capable of capturing an image of the entire surface of an object pattern at high speed and with high accuracy.

【0008】また、この発明は、さらに高精度の対象物
パターン画像を高速で取込むことができる画像取込み装
置を得ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an image capturing device capable of capturing a highly accurate object pattern image at high speed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る画
像取込み装置は、第一のレンズ手段と、第一のレンズ手
段を経た光軸を偏向させ所定周波数で切り換える光軸偏
向切換え手段と、この光軸偏向切換え手段を経た光学的
な像に感応し所定の映像信号を出力する光学的感応手段
と、前記光軸偏向切換え手段と前記光学的感応手段との
間に配設され前記光軸偏向切換え手段を経た光学的な像
を前記光学的感応手段に導く第二のレンズ手段と、前記
光学的感応手段から出力される前記映像信号を処理して
前記対象物の画像を得る処理ユニットとを備え、前記第
一のレンズ手段と前記対象物の中央部との距離をDST
0とし前記第一のレンズ手段の焦点距離をf1とする
と、前記対象物が中央部の高い凸形状の場合にはDST
0>f1、前記対象物が中央部の低い凹形状の場合には
DST0<f1、前記対象物の高さが一定の場合にはD
ST0=f1と設定可能に形成したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image capturing device comprising: first lens means; and optical axis deflection switching means for deflecting the optical axis passing through the first lens means and switching the optical axis at a predetermined frequency. An optical sensitive means which is responsive to an optical image passing through the optical axis deflection switching means and outputs a predetermined video signal; and the optical sensor which is arranged between the optical axis deflection switching means and the optical sensitive means. Second lens means for guiding an optical image passing through the axial deflection switching means to the optical sensitive means, and a processing unit for processing the video signal output from the optical sensitive means to obtain an image of the object. The distance between the first lens means and the center of the object is DST.
When the focal length of the first lens means is f1 and the object has a high convex shape in the center, DST is set to 0.
0> f1, DST0 <f1 when the object has a low central concave shape, and DST when the object has a constant height.
This is formed so that ST0 = f1 can be set.

【0010】 請求項2の発明に係る画像取込み装置は、
数式により決定される値と測定データより作成される補
正テーブル値とを加算し、前記光軸偏向切換え手段を制
御して視野位置決めを行う制御ユニットを備えたもので
ある。
An image capturing device according to the invention of claim 2 is
A control unit for adding the value determined by the mathematical formula and the correction table value created from the measurement data and controlling the optical axis deflection switching means to perform visual field positioning is provided.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の発明における画像取込み装置は、第
一のレンズ手段を経た光軸が光軸偏向切換え手段で偏向
され所定周波数で切り換えられて第二のレンズ手段で光
学的感応手段に導かれ、その光学的感応手段から出力さ
れる映像信号が処理ユニットで処理されることにより、
高さが一定でない大面積の対象物であっても、その対象
物パターン全面の画像を高速で高精度に取込むことがで
きる。
According to the first aspect of the present invention, in the image capturing apparatus, the optical axis passing through the first lens means is deflected by the optical axis deflection switching means and switched at a predetermined frequency, and then guided to the optical sensitive means by the second lens means. Then, the video signal output from the optical sensitive means is processed by the processing unit,
Even for a large-area object whose height is not constant, an image of the entire surface of the object pattern can be captured at high speed and with high accuracy.

【0012】 請求項2の発明における画像取込み装置
は、数式により決定される値で視野の概略位置決めがな
され、測定データより作成される補正テーブル値で装置
固有の誤差を補正して光軸偏向切換え手段を制御するこ
とにより、さらに高精度の対象物パターン画像を取込
む。
In the image capturing device according to the second aspect of the present invention, the visual field is roughly positioned by a value determined by a mathematical expression, and an error peculiar to the device is corrected by a correction table value created from measurement data to switch the optical axis deflection. By controlling the means, a more accurate object pattern image is captured.

【0013】[0013]

【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
はこの発明の一実施例による画像取込み装置を示すブロ
ック図であり、従来技術である図8に示した相当部分に
は同一符号を付しその説明を省略する。図において、1
0は中央部が凸形状の被検査対象物(対象物)、11及
び12は揺動可能に形成されそれぞれ被検査対象物10
上で直交する向きに光軸13を偏向させるガルバノミラ
ー(光軸偏向切換え手段)、14はガルバノミラー1
1,12と被検査対象物10との間に配設され焦点距離
がf1のレンズ手段(第一のレンズ手段)、DST0は
レンズ手段14と被検査対象物10の中央部との距離で
ある。この距離DST0は可変自在となっている。15
はガルバノミラー11,12の動作を制御し視野位置決
めを行うためのガルバノ制御ユニット(制御ユニッ
ト)、16は測定データより作成された補正テーブルで
ある。このガルバノ制御ユニット15は数式により決定
される値と測定データより作成される補正テーブル値と
を加算して視野位置決めを行えるように形成されてい
る。
EXAMPLES Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 9 is a block diagram showing an image capturing device according to an embodiment of the present invention, in which the corresponding parts shown in FIG. In the figure, 1
Reference numeral 0 denotes an object to be inspected (object) having a convex central portion, and 11 and 12 are formed so as to be swingable, respectively.
A galvano mirror (optical axis deflection switching means) for deflecting the optical axis 13 in the direction orthogonal to the above, and 14 for the galvano mirror 1
1, 12 and a lens means (first lens means) having a focal length of f1 arranged between the object 10 to be inspected, and DST0 is a distance between the lens means 14 and the central portion of the object 10 to be inspected. . This distance DST0 is variable. 15
Is a galvano control unit (control unit) for controlling the operations of the galvano mirrors 11 and 12 to perform visual field positioning, and 16 is a correction table created from measured data. The galvano control unit 15 is formed so as to perform visual field positioning by adding a value determined by a mathematical formula and a correction table value created from measurement data.

【0014】 概略の位置決めは、数式により決定される
値で視野位置決めを行うことによりなされるが、そのま
までは装置固有の誤差を含んでおり、正確なパターン位
置への視野位置決めができない。そこで、予め概略位置
決めされた状態で図示しない基準パターンとのずれを測
定し、作成したおいたものが上記補正テーブル16であ
る。
The rough positioning is performed by performing the visual field positioning with a value determined by a mathematical formula, but as it is, it contains an error peculiar to the apparatus, and the visual field positioning to an accurate pattern position cannot be performed. Therefore, the correction table 16 is prepared by measuring a deviation from a reference pattern (not shown) in a state of being roughly positioned in advance.

【0015】 以下、本実施例に係るガラスチューブによ
って、被検査対象物10の全面上でレンズ手段14の焦
点を合わせる原理を図について説明する。図2はこの発
明の一実施例によるレンズ手段1個の光学系を示すブロ
ック図、図3は図2の拡大図であり、図において、WD
は被検査対象物10のワーク面とレンズ手段14の中心
との距離であるワーキングディスタンス、MD1はガル
バノミラー11若しくはガルバノミラー12のミラーの
回転中心とレンズ手段14の中心との距離、DEFLは
偏向量、KD1はガルバノミラー11若しくはガルバノ
ミラー12のミラーの回転中心と光学的感応手段6のカ
メラ面との距離である。なお、このカメラ面を置く位置
は、レンズ手段14の中心を通る光線と、レンズ手段1
4の中心より後述する距離L0FF1離れた所を通る光
線とが結像する位置である。
The principle of focusing the lens means 14 on the entire surface of the object 10 to be inspected by the glass tube according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. 2 is a block diagram showing an optical system of one lens means according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of FIG.
Is the working distance which is the distance between the work surface of the inspection object 10 and the center of the lens means 14, MD1 is the distance between the rotation center of the galvano mirror 11 or the mirror of the galvano mirror 12 and the center of the lens means 14, and DEFL is the deflection. The quantity, KD1, is the distance between the rotation center of the mirror of the galvanometer mirror 11 or the galvanometer mirror 12 and the camera surface of the optical sensing means 6. It should be noted that the position where this camera surface is placed is the position where the ray passing through the center of the lens means 14 and the lens means 1
It is a position where a light ray passing a distance L0FF1 described later from the center of 4 forms an image.

【0016】 また図3に示すように、X−Y座標系に点
0、A、B、B1、C、D、E、Gを決める。そして、
点DG間の距離をL0FF1、点A0間の距離をM0F
F、点BD間の距離を11と定義する。さらに、角度A
G0をα、角度BDEをαf、角度A0Cをαm、角度
0BB1をαk、角度0DGをαm0、線分BB1と線
分EBの延長戦とのなす角をβと定義すると以下の関係
が成り立ち、距離KD1が求められる。すなわち、 α= tan−1(DEFL/WD) αf= tan−1(L0FF1/f1+(DEFL−L0FF1)/WD) αm=(90゜−α)/2 αk=90゜−αm−αf αm0= tan−1(MD1/L0FF1) β=αm−αk また、三角形A0G、B0Dより、以下の関係が成り立
つ。 M0FF=MD1・ sin(α)/ sin(αm) l1=(MD1+L0FF11/2・sin(αm0−αm) /sin(180゜−αk) またさらに、点0を原点としたので、点A、点B1の座
標は、以下のように示される。 A=(M0FF・ cos(αm),M0FF・sin(αm)) B1=(0,l1・ cos(αf)−MD1 +(L0FF1−l1・ sin(αf))・ tan(β))
Further , as shown in FIG. 3, points 0, A, B, B1, C, D, E and G are determined in the XY coordinate system. And
The distance between points DG is L0FF1, and the distance between points A0 is M0F.
The distance between F and the point BD is defined as 11. Furthermore, the angle A
If G0 is defined as α, angle BDE is defined as αf, angle A0C is defined as αm, angle 0BB1 is defined as αk, angle 0DG is defined as αm0, and the angle between the line segment BB1 and the extended battle between line segment EB is defined as β, the following relationship holds and the distance is KD1 is required. That is, α = tan −1 (DEFL / WD) αf = tan −1 (L0FF1 / f1 + (DEFL−L0FF1) / WD) αm = (90 ° −α) / 2 αk = 90 ° −αm−αf αm0 = tan -1 (MD1 / L0FF1) [beta] = [alpha] m- [alpha] k Further, the following relationships are established from the triangles A0G and B0D. M0FF = MD1 · sin (α) / sin (αm) l1 = (MD1 2 + L0FF1 2 ) 1/2 · sin (αm0−αm) / sin (180 ° −αk) Furthermore, since the point 0 is the origin, The coordinates of the points A and B1 are shown as follows. A = (M0FF · cos (αm), M0FF · sin (αm)) B1 = (0, l1 · cos (αf) −MD1 + (L0FF1-l1 · sin (αf)) · tan (β))

【0017】 従って、KD1は次式で表される。 KD1=(M0FF・ sin(αm)−(l1・ cos(αf)−MD1 +(L0FF1−l1・ sin(αf))・ tan(β)))/ tan(β) [0017] Thus, KD1 is expressed by the following equation. KD1 = (M0FF · sin (αm) − (l1 · cos (αf) −MD1 + (L0FF1-l1 · sin (αf)) · tan (β))) / tan (β)

【0018】 次に動作について説明する。先ず、被検査
対象物10がその中央部とレンズ手段14との距離が距
離DST0となるように配置される。次にガルバノミラ
ー11,12により、光軸13が高速に切り換えられ、
被検査対象物10上の各パターン画像がレンズ手段14
を介してTVカメラ等の光学的感応手段6により撮影さ
れ、処理ユニット7で処理される。かかる場合、適正な
レンズ手段14を配置することで、近軸の光学特性よ
り、被検査対象物10が中央部の高い凸形状かつ大面積
であっても、その全面上で焦点を合わせることができ
る。すなわち、これは偏向量DEFLの増加とともに焦
点位置が遠くなる現象を利用したものである。なお、被
検査対象物10の高さが一定でない場合は、ミラー偏向
視野により光学系の倍率が変化してパターンの大きさが
変わるため、処理ユニット7により倍率補正を行う。
[0018] Next, the operation will be described. First, the object 10 to be inspected is arranged so that the distance between the central portion thereof and the lens means 14 is the distance DST0. Next, the optical axes 13 are switched at high speed by the Galvano mirrors 11 and 12,
Each pattern image on the inspected object 10 is a lens means 14.
The image is photographed by the optical sensitive means 6 such as a TV camera via the, and processed by the processing unit 7. In such a case, by arranging the appropriate lens means 14, it is possible to focus on the entire surface of the inspected object 10 even if the inspected object 10 has a high convex shape in the central portion and a large area due to the paraxial optical characteristics. it can. That is, this utilizes the phenomenon that the focus position becomes farther as the deflection amount DEFL increases. If the height of the object 10 to be inspected is not constant, the magnification of the optical system changes according to the mirror deflection field of view and the size of the pattern changes. Therefore, the processing unit 7 corrects the magnification.

【0019】 次にガルバノミラー11,12を揺動して
光軸13を偏向させた時の焦点位置の変化を図について
説明する。図4はこの発明の一実施例によるレンズ手段
1個の光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図で
ある。この図4は、偏向量DEFLを0mmから120
mmまで変化させミラー回転中心とカメラ面の距離KD
1について、DEFL=0mmの時との差をカメラ面位
置変化量としてプロットしたものである。なお、計算に
際しては、レンズ手段14の焦点位置をf1=225m
m、その他の各距離をL0FF1=10mm、MD1=
150mmとした。
[0019] Then the galvanometer mirrors 11 and 12 swings now to FIG changes in focal position when the deflecting an optical axis 13. FIG. 4 is a graph showing changes in the focal position of an optical system having one lens means according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, the deflection amount DEFL is changed from 0 mm to 120 mm.
Distance KD between the center of mirror rotation and the camera surface by changing to mm
1 is a plot of the difference from the case of DEFL = 0 mm as the camera surface position change amount. In the calculation, the focus position of the lens means 14 is f1 = 225 m.
m, other distances L0FF1 = 10 mm, MD1 =
It was set to 150 mm.

【0020】 この図4より、偏向量DEFLの増加とと
もに焦点位置が遠くなることがわかる。したがって実施
例1の構成によれば、光学的感応手段6のカメラ面位置
を固定することによって、中央部の高い凸形状の被検査
対象物10上で焦点を合わせることができ、対象物パタ
ーン全面で解像度の良い画像を得ることができる。ま
た、従来必要としていた可動ステージは不要になり、装
置全体も小型化できる。
From FIG . 4, it can be seen that the focus position becomes farther as the deflection amount DEFL increases. Therefore, according to the configuration of the first embodiment, by fixing the position of the camera surface of the optical sensitive means 6, it is possible to focus on the object to be inspected 10 having a high convex shape in the central portion, and the entire surface of the object pattern. You can get a high resolution image with. In addition, the movable stage, which has been conventionally required, is no longer necessary, and the entire apparatus can be downsized.

【0021】 実施例2. 図5はこの発明の他の実施例による画像取込み装置の構
成を示すブロック図、図6は図5の光学系の概略を示す
ブロック図、図7は図6の拡大図であり、図において、
17は焦点距離f2のレンズ手段(第二のレンズ手段)
である。すなわち、本実施例は上記実施例1の構成にお
いて、光学的感応手段6のカメラ面とガルバノミラー1
2等の反射ミラーとの間にレンズ手段17を配設したも
のである。なお、従来技術及び実施例1に示した相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。MD2は
ガルバノミラー11若しくはガルバノミラー12のミラ
ーの回転中心とレンズ手段17の中心との距離、KD2
はレンズ手段17と光学的感応手段6のカメラ面との距
離である。なお、このカメラ面を置く位置は、レンズ手
段14の中心を通る光線と、レンズ手段14の中心より
上述した距離L0FF1離れた所を通る光線とがレンズ
手段17を介して結像する位置である。
[0021] Example 2. 5 is a block diagram showing the configuration of an image capturing apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram showing the outline of the optical system of FIG. 5, and FIG. 7 is an enlarged view of FIG.
Reference numeral 17 is a lens means (second lens means) having a focal length f2.
Is. That is, in the present embodiment, the camera surface of the optical sensing means 6 and the galvano mirror 1 are added to the configuration of the first embodiment.
The lens means 17 is arranged between the second reflection mirror and the like. In addition, the same reference numerals are given to the corresponding portions shown in the related art and the first embodiment, and the description thereof will be omitted. MD2 is the distance between the rotation center of the galvano mirror 11 or the mirror of the galvano mirror 12 and the center of the lens means 17, KD2
Is the distance between the lens means 17 and the camera surface of the optically sensitive means 6. The position where the camera surface is placed is a position where a light ray passing through the center of the lens means 14 and a light ray passing the distance L0FF1 described above from the center of the lens means 14 form an image through the lens means 17. .

【0022】 また、レンズ手段14と被検査対象物10
の中央部との距離である距離DST0と焦点距離f1と
を次のように設定する。すなわち、被検査対象物10が
中央部の高い凸形状の場合に距離DST0>焦点距離f
1、被検査対象物10が中央部の低い凹形状の場合にD
ST0<f1、被検査対象物10の高さが一定の場合に
DST0=f1と設定するものとする。
Further , the lens means 14 and the object 10 to be inspected
The distance DST0, which is the distance from the center of the lens, and the focal length f1 are set as follows. That is, when the inspection object 10 has a convex shape with a high central portion, the distance DST0> focal length f
1. D when the inspection object 10 has a low concave shape in the center
When ST0 <f1 and the height of the inspection object 10 is constant, DST0 = f1 is set.

【0023】 以下、本実施例に係る画像取込み装置によ
って、被検査対象物10のパターン全面上で解像度の良
い画像を得るための原理を図について説明する。図7よ
り、以下の関係が成り立つ。 α= tan−1(DEFL/WD) αf= tan−1(L0FF1/f1+(DEFL−L0FF1)/WD) αm=(90゜−α)/2 αk=90゜−αm−αf αm0= tan−1(MD1/L0FF1) β=αm−αk M0FF=MD1・ sin(α)/ sin(αm) l1=(MD1+L0FF11/2・sin(αm0−αm) /sin(180゜−αk)
[0023] Hereinafter, the image capturing apparatus according to the present embodiment will be described FIG principle for obtaining a good image resolution on the pattern the entire surface of the inspected object 10. From FIG. 7, the following relationships are established. α = tan −1 (DEFL / WD) αf = tan −1 (L0FF1 / f1 + (DEFL−L0FF1) / WD) αm = (90 ° −α) / 2 αk = 90 ° −αm−αf αm0 = tan −1 (MD1 / L0FF1) β = αm−αk M0FF = MD1 · sin (α) / sin (αm) 11 = (MD1 2 + L0FF1 2 ) 1/2 · sin (αm0-αm) / sin (180 ° -αk)

【0024】 また、図6及び図7に示すように、X−Y
座標系に点A2、B2を決める。そして、点B2のY座
標を−L0FF2、点Fを点A2からの光線と点B2か
らの光線が結像する点とし、線分B2FとX軸のなす角
度をγと定義すると以下の関係が成り立ち、距離KD2
が求められる。すなわち、 A2=(MD2,M0FF・ sin(αm)) B2=(md2,−L0FF2) F=(MD2+KD2,y) L0FF2=MD1−l1・ cos(αf) −(md2+l0ff1−l1・sin(αf))・ tan(β) γ= tan−1(L0FF2/f2+ tan(β))
Further , as shown in FIGS. 6 and 7, X-Y
Determine points A2 and B2 in the coordinate system. When the Y coordinate of the point B2 is -L0FF2, the point F is a point where the light ray from the point A2 and the light ray from the point B2 form an image, and the angle between the line segment B2F and the X axis is defined as γ, the following relation is obtained. Established, distance KD2
Is required. That is, A2 = (MD2, M0FF · sin (αm)) B2 = (md2, −L0FF2) F = (MD2 + KD2, y) L0FF2 = MD1−11 · cos (αf) − (md2 + 10ff1−11 · sin (αf))・ Tan (β) γ = tan -1 (L0FF2 / f2 + tan (β))

【0025】 従って、KD2は次式で表される。 KD2=(M0FF・ sin(αm)−y)・f2/(M0FF・ sin(αm)) =(y+L0FF2)/ tan(γ) なお、点FのY座標は次のように表される。 y=(f2−L0FF2/ tan(γ)) /(1/ tan(γ)+f2/(M0FF・ sin(αm))) [0025] Thus, KD2 is expressed by the following equation. KD2 = (M0FF · sin (αm) −y) · f2 / (M0FF · sin (αm)) = (y + L0FF2) / tan (γ) The Y coordinate of the point F is expressed as follows. y = (f2-L0FF2 / tan (γ)) / (1 / tan (γ) + f2 / (M0FF · sin (αm)))

【0026】 次に動作について説明する。先ず、被検査
対象物10が中央部とレンズ手段14との距離がDST
0となるように置かれる。次にガルバノミラー11,1
2により、光軸13が高速に切り換えられ、被検査対象
物10上の各パターン画像がレンズ手段14、レンズ手
段17を介してTVカメラ等の光学的感応手段6により
撮影され、処理ユニット7で処理される。かかる場合
に、適正なレンズ手段14、レンズ手段17を配置する
ことで、近軸の光学特性より、各種形状の大面積の被検
査対象物10全面上で焦点を合わせることができる。す
なわち、DST0>f1の場合にあっては偏向量DEF
Lの増加とともに焦点位置が遠くなり、DST0<f1
の場合似合っては偏向量DEFLの増加とともに焦点位
置が近くなり、DST0=f1の場合にあっては焦点位
置が一定となる現象を利用したものである。なお、ガル
バノ制御ユニット15と処理ユニット7による補正動作
は、実施例1の場合と同様である。
[0026] Next, the operation will be described. First, the distance between the central portion of the inspection object 10 and the lens means 14 is DST.
It is set to be 0. Next, galvano mirrors 11 and 1
2, the optical axis 13 is switched at high speed, each pattern image on the inspection object 10 is photographed by the optical sensitive means 6 such as a TV camera through the lens means 14 and the lens means 17, and the processing unit 7 It is processed. In such a case, by arranging appropriate lens means 14 and lens means 17, it is possible to focus on the entire surface of the inspected object 10 of various shapes and large areas due to paraxial optical characteristics. That is, when DST0> f1, the deflection amount DEF
As L increases, the focus position becomes far, and DST0 <f1
In this case, the phenomenon that the focus position becomes closer as the deflection amount DEFL increases and the focus position becomes constant in the case of DST0 = f1 is used. The correction operation by the galvano control unit 15 and the processing unit 7 is the same as that in the first embodiment.

【0027】 次にガルバノミラー11,12を揺動して
光軸13を偏向させた時の焦点位置の変化を図について
説明する。図8はこの発明の一実施例によるレンズ手段
2個の光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図で
あり、偏向量DEFLを0mmから120mmまで変化
させ、レンズ手段17とカメラ面の距離KD2につい
て、DEFL=0mmの時との差をカメラ面位置変化量
としてプロットしたものである。なお、レンズ手段1
4,17の焦点距離についてはそれぞれf1=450m
m、f2=400mm、各距離については、L0FF1
=10mm、MD1=150mm、MD2=200mm
として計算した。
[0027] Then the galvanometer mirrors 11 and 12 swings now to FIG changes in focal position when the deflecting an optical axis 13. FIG. 8 is a graph showing the change of the focal position for the optical system of the two lens means according to one embodiment of the present invention. The deflection amount DEFL is changed from 0 mm to 120 mm and the distance KD2 between the lens means 17 and the camera surface is shown. , DEFL = 0 mm is plotted as the amount of change in the camera surface position. The lens means 1
The focal lengths of 4 and 17 are f1 = 450 m, respectively.
m, f2 = 400 mm, L0FF1 for each distance
= 10 mm, MD1 = 150 mm, MD2 = 200 mm
Was calculated as

【0028】 この図8より、ワーキングディスタンスW
Dの設定により、偏向量DEFLの増加とともに焦点位
置の遠近W制御できることがわかる。したがって実施例
2の構成によれば、光学的感応手段6のカメラ面位置を
固定することによって、被検査対象物10の形状に応じ
てレンズ手段14と被検査対象物10中央部との距離D
ST0を設定すれば、各種形状の大面積の被検査対象物
上に焦点を合わせることができ、対象物パターン全面で
解像度の良い画像を得ることができる。また、従来必要
としていた可動ステージは不要となり、装置全体も小型
化できる。
From this FIG. 8, the working distance W
It can be seen that by setting D, the perspective W control of the focus position can be performed with an increase in the deflection amount DEFL. Therefore, according to the configuration of the second embodiment, by fixing the position of the camera surface of the optical sensitive means 6, the distance D between the lens means 14 and the central portion of the inspected object 10 according to the shape of the inspected object 10.
By setting ST0, it is possible to focus on a large-area object to be inspected of various shapes, and an image with good resolution can be obtained on the entire surface of the object pattern. In addition, the movable stage, which has been required in the past, is unnecessary, and the entire apparatus can be downsized.

【0029】 実施例3. 以上の説明において、二つのガルバノミラー11,12
により、被検査対象物10上で直交する2軸に光軸が偏
向される場合について説明したが、ガルバノミラー1つ
で、1軸のみに光軸が偏向されるような構成としてもよ
い。かかる構成によっても、対象物パターン全面で解像
度の良い画像を得ることができ、また従来必要としてい
た可動ステージは不要になり、装置全体も小型化でき
る。
[0029] Example 3. In the above description, the two galvanometer mirrors 11 and 12
Although the case where the optical axis is deflected to two axes orthogonal to each other on the inspected object 10 has been described above, one galvanomirror may deflect the optical axis to only one axis. With such a configuration as well, it is possible to obtain a high-resolution image on the entire surface of the object pattern, the movable stage that has been conventionally required is unnecessary, and the entire apparatus can be downsized.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、第一のレンズ手段と、この第一のレンズ手段を経た
光軸を偏向させ所定周波数で切り換える光軸偏向切換え
手段と、この光軸偏向切換え手段を経た光学的な像に感
応し所定の映像信号を出力する光学的感応手段と、この
光学的感応手段と前記光軸偏向切換え手段との間に配設
されその光軸偏向切換え手段を経た光学的な像を前記光
学的感応手段に導く第二のレンズ手段と、前記光学的感
応手段から出力される前記映像信号を処理して前記対象
物の画像を得る処理ユニットとを備え、前記第一のレン
ズ手段と前記対象物の中央部との距離をDST0とし前
記第一のレンズ手段の焦点距離をf1とすると、前記対
象物が中央部の高い凸形状の場合にはDST0>f1、
前記対象物が中央部の低い凹形状の場合にはDST0<
f1、前記対象物の高さが一定の場合にはDST0=f
1と設定可能に形成するように構成したので、可動ステ
ージが不要となって装置全体を小型化できるものであり
ながら、高さが一定でない大面積の対象物であっても、
その対象物パターン全面の画像を高速で高精度に取込む
ことができる効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the first lens means and the optical axis deflection switching means for deflecting the optical axis passing through the first lens means and switching the optical axis at a predetermined frequency are provided. An optical sensitive means which is sensitive to an optical image passing through the optical axis deflection switching means and outputs a predetermined video signal, and an optical axis which is arranged between the optical sensitive means and the optical axis deflection switching means. Second lens means for guiding the optical image passing through the deflection switching means to the optical sensitive means, and a processing unit for processing the video signal output from the optical sensitive means to obtain an image of the object. When the distance between the first lens means and the center of the object is DST0 and the focal length of the first lens means is f1, when the object has a high convex shape in the center, DST0> f1,
If the object has a concave shape with a low central portion, DST0 <
f1, DST0 = f when the height of the object is constant
Since it is configured to be settable as 1, it is possible to reduce the size of the entire apparatus by eliminating the need for a movable stage, and even if it is a large-area object whose height is not constant,
There is an effect that an image of the entire surface of the object pattern can be captured at high speed and with high accuracy.

【0031】 請求項2の発明によれば、数式により決定
される値と測定データより作成される補正テーブル値と
を加算し、前記光軸偏向切換え手段を制御して視野位置
決めを行う制御ユニットを備えるように構成したので、
請求項1の発明よりもさらに高精度の対象物パターン画
像を取込むことができる効果がある。
According to the invention of claim 2, the control unit adds the correction table value that is created from the values as the measurement data determined by the formula, performs the viewing position by controlling the optical axis deflection switching means Since it was configured to prepare,
There is an effect that the object pattern image with higher accuracy than that of the invention of claim 1 can be captured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の一実施例による画像取込み装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image capturing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の一実施例によるレンズ手段1個の
光学系を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an optical system having one lens means according to an embodiment of the present invention.

【図3】 図2の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of FIG.

【図4】 この発明の一実施例によるレンズ手段1個の
光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing a change in focal position for an optical system having one lens means according to an embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の他の実施例による画像取込み装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an image capturing device according to another embodiment of the present invention.

【図6】 図5の光学系の概略を示すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram showing an outline of the optical system of FIG.

【図7】 図6の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of FIG.

【図8】 この発明の一実施例によるレンズ手段2個の
光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図である。
FIG. 8 is a graph showing a change in focal position for an optical system having two lens means according to an embodiment of the present invention.

【図9】 従来の画像取込み装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional image capturing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 光学的感応手段、7 処理ユニット、10 被検査
対象物(対象物)、11,12 ガルバノミラー(光軸
偏向切換え手段)、13 光軸、14 レンズ手段(第
一のレンズ手段)、DST0 距離、15 ガルバノ制
御ユニット(制御ユニット)、16 補正テーブル、1
7 レンズ手段(第二のレンズ手段)。
6 Optical Sensing Means, 7 Processing Unit, 10 Object to be Inspected (Object), 11 and 12 Galvano Mirror (Optical Axis Deflection Switching Means), 13 Optical Axis, 14 Lens Means (First Lens Means), DST0 Distance , 15 Galvano control unit (control unit), 16 Correction table, 1
7 Lens means (second lens means).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−193677(JP,A) 特開 平1−135273(JP,A) 特開 平6−202023(JP,A) 実開 平5−33109(JP,U) 特表 平9−509256(JP,A) 米国特許5192980(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/956 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-193677 (JP, A) JP-A-1-135273 (JP, A) JP-A-6-202023 (JP, A) Actual Kaihei 5- 33109 (JP, U) Japanese Patent Publication No. 9-509256 (JP, A) US Pat. No. 5192980 (US, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11 / 00-11 / 30 G01N 21/956

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対象物の光学的な像を得る第一のレンズ
手段と、前記第一のレンズ手段を経た光軸を偏向させ所
定周波数で切り換える光軸偏向切換え手段と、前記光軸
偏向切換え手段を経た光学的な像に感応し所定の映像信
号を出力する光学的感応手段と、前記光軸偏向切換え手
段と前記光学的感応手段との間に配設され前記光軸偏向
切換え手段を経た光学的な像を前記光学的感応手段に導
く第二のレンズ手段と、前記光学的感応手段から出力さ
れる前記映像信号を処理して前記対象物の画像を得る処
理ユニットとを備え、前記第一のレンズ手段と前記対象
物の中央部との距離をDST0とし前記第一のレンズ手
段の焦点距離をf1とすると、前記対象物が中央部の高
い凸形状の場合にはDST0>f1、前記対象物が中央
部の低い凹形状の場合にはDST0<f1、前記対象物
の高さが一定の場合にはDST0=f1と設定可能に形
成したことを特徴とする画像取込み装置。
1. A first lens means for obtaining an optical image of an object, an optical axis deflection switching means for deflecting an optical axis passing through the first lens means and switching at a predetermined frequency, and the optical axis deflection switching. An optical image sensing device which outputs a predetermined image signal in response to an optical image passing through the image sensing device, and an optical axis deflection switching device which is arranged between the optical axis deflection switching device and the optical sensing device. A second lens means for guiding an optical image to the optical sensitive means; and a processing unit for processing the video signal output from the optical sensitive means to obtain an image of the object, If the distance between one lens means and the center of the object is DST0 and the focal length of the first lens means is f1, then DST0> f1 if the object has a highly convex center, and If the object has a low concave shape in the center When the height of the object is constant, DST0 <f1 is set, and DST0 = f1 is set so that the image can be set.
【請求項2】 数式により決定される値と測定データに
より作成される補正テーブル値とを加算し、前記光軸偏
向切換え手段を制御して視野位置決めを行う制御ユニッ
トを備えたことを特徴とする請求項1記載の画像取込み
装置。
2. A control unit for adding a value determined by a mathematical expression and a correction table value created by measurement data to control the optical axis deflection switching means to perform visual field positioning. The image capturing device according to claim 1.
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